第二章　带传动和链传动

第二章带传动和链传动155目录156§2-1带传动概述§2-2

V带传动§2-3同步带传动§2-4链传动§2-1带传动概述157一、带传动的组成由带和带轮组成的传递运动和动力的传动形式称为带传动。如图所示，带传动一般由固定在主动轴3上的主动带轮4、固定在从动轴1上的从动带轮5和紧套在两轮上的挠性带2组成。158带传动的组成1—从动轴2—挠性带3—主动轴4—主动带轮5—从动带轮二、带传动的工作原理带传动是依靠带与带轮接触面间的摩擦力（或啮合力）来传递运动和动力的。静止时，带轮两边带上的拉力相等。传动时，由于传递载荷的原因，两边带上的拉力会有一定的差值，拉力大的一边称为紧边（主动边），拉力小的一边称为松边（从动边）。如图所示，当主动带轮1按图示方向转动时，上边是紧边，下边是松边。159带传动的工作原理1—主动带轮2—从动带轮3—挠性带160三、带传动的传动比在机械传动系统中，始端主动轮与末端从动轮的角速度或转速的比值称为传动比，又称速比。带传动的传动比就是主动带轮转速

n1

与从动带轮转速

n2

之比，用

i12

表示：式中i12——传动比；

n1——主动带轮转速，r/min；

n2——从动带轮转速，r/min。四、带传动的类型、特点与应用带传动可分为摩擦型带传动和啮合型带传动两类。摩擦型带传动按带的横截面形状不同又可分为平带传动、V带传动和多楔带传动等。啮合型带传动主要是指同步带传动。常用带传动的类型、特点与应用见下表。161常用带传动的类型、特点与应用162常用带传动的类型、特点与应用163常用带传动的类型、特点与应用§2-2V带传动164一、V带与V带轮的结构和主要几何参数1．V带的结构和横截面主要几何参数（1）V带的结构V带是横截面为等腰梯形或近似等腰梯形的传动带，其工作面为两侧面，带与轮槽底面不接触。V带横截面的形状有四种，如图所示。165V带横截面的形状（2）V带横截面的主要几何参数V带横截面的主要几何参数有顶宽

W、节宽

Wp、高度

T、相对高度

T/Wp、楔角等，如图所示。166普通V带横截面主要参数1）顶宽

WV带横截面中梯形轮廓的最大宽度称为顶宽

W。2）节宽

WpV带绕带轮弯曲时，外部受拉伸长，内部受压缩短，长度和宽度均保持不变的面层称为节面，节面的宽度称为节宽

Wp。3）高度

T高度

T

是指V带横截面梯形轮廓的高度。1674）相对高度

T/Wp相对高度

T/Wp

是指V带的高度与其节宽之比，系无量纲的值。普通V带的相对高度近似为0.7，窄V带的相对高度近似为0.9。5）楔角楔角是指V带两侧面所夹的锐角，普通V带和窄V带的楔角均为40°。1682．V带轮的结构和主要几何参数（1）V带轮的结构V带轮从功能上分为轮缘、轮辐和轮毂三部分，轮槽制作在轮缘上，其结构如图所示。169V带轮的结构1—轮缘2—轮毂3—轮辐（2）V带轮的主要几何参数（见下图）170V带轮的主要几何参数1）基准宽度

Wd

和有效宽度

WeV带轮的基准宽度

Wd

是轮槽两侧的轮廓上与所配用V带的节面处于同一位置的宽度，与V带的节宽一致。V带轮的有效宽度

We

是指轮槽两侧轮廓最外端的宽度，即轮槽的顶宽。2）基准直径

dd

和有效直径

deV带轮的基准直径

dd

是指轮槽基准宽度处带轮的直径。V带轮的有效直径

de

是指轮槽有效宽度处带轮的直径。3）槽角α槽角

α

是指轮槽横截面两侧边的夹角。171二、V带与V带轮的型号、尺寸和材料普通V带是指相对高度约为0.7的V带。窄V带是指相对高度约为0.9的V带。V带传动的带和带轮有两种尺寸制，即基准宽度制和有效宽度制。基准宽度制以V带轮的基准宽度定义V带轮的轮槽尺寸和V带的横截面尺寸，有效宽度制以V带轮的有效宽度定义V带轮的轮槽尺寸和V带的横截面尺寸。普通V带传动只有基准宽度制一种尺寸制，窄V带传动有基准宽度制和有效宽度制两种尺寸制。1721．V带的型号、尺寸和标记（1）V带的型号和横截面尺寸普通V带（基准宽度制）按横截面尺寸由小到大分为Y、Z、A、B、C、D、E七种型号，国家标准《普通和窄V带传动第1部分：基准宽度制》（GB/T13575.1—2022）对其横截面尺寸进行了规定，见下表。173普通V带的横截面尺寸（摘自GB / T 13575.1—2022）

单位：mm（2）V带的基准长度

Ld

和有效长度

LeV带受力后会变长。V带的基准长度

Ld

是指V带在规定的张紧力下，位于测量带轮基准直径上的周线长度。V带的有效长度

Le

是指V带在规定的张紧力下，位于测量带轮有效直径上的周线长度。普通V带的基准长度系列见下表，基准宽度制窄V带的基准长度系列见GB /T 13575.1—2022，有效宽度制窄V带的有效长度系列见GB/T 13575.2—2022。174普通V带的基准长度系列（摘自GB/T 13575.1—2022）

单位：mm175普通V带的基准长度系列（摘自GB/T 13575.1—2022）

单位：mm（3）V带的标记国家标准规定，每条V带应有用水洗不掉的明显标志，至少包含标记、制造商名或商标、制造年月。V带的标记由型号、基准长度（或有效长度）和标准编号三部分组成。普通V带的标记示例如下：176177基准宽度制窄V带的标记示例如下：有效宽度制窄V带的标记示例如下：2．V带轮的槽型、尺寸和结构（1）V带轮的槽型和尺寸V带轮的槽型和尺寸要与V带一致，如图所示。普通V带轮的槽型也分为Y、Z、A、B、C、D、E七

种，其轮槽横截面尺寸见下表。178V带轮的槽型和尺寸普通V带轮轮槽的横截面尺寸（摘自GB/ T 13575.1—2022）

单位：mm179（2）V带轮的基准直径

dd

和有效直径

de普通V带轮和基准宽度制窄V带轮以基准直径

dd

作为设计带轮的公称直径，有效宽度制窄V带轮则以有效直径

de

作为设计带轮的公称直径，它们是设计V带轮的主要参数之一，数值已标准化，设计时应按国家标准规定的标准系列值选用。180（3）普通V带轮的槽角

α普通V带和窄V带的楔角均为40 °，但安装在V带轮上后，V带弯曲程度不同会使其楔角产生不同的变化。为了保证V带和V带轮的轮槽工作面接触良好，V带轮的槽角

α

需要根据V带轮的槽型和基准直径（或有效直径）合理选择。在V带横截面尺寸大或V带轮基准直径

dd

小的V带传动中，V带变形严重，对应的V带轮的槽角应小；反之槽角应大。181（4）V带轮的结构形式V带轮的结构形式分为实心式（见下图）、腹板式（见下图）、孔板式（见下图）和轮辐式（见下图）四种。182实心式V带轮腹板式V带轮183孔板式V带轮轮辐式V带轮3．V带和V带轮的材料V带的包布、顶布和底布一般采用含氯丁二烯的棉、聚酯纤维织物等材料；顶胶、底胶和缓冲胶可采用天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶和丁腈橡胶等材料；抗拉体的材料要具有较小的断后伸长率和较大的断裂强度，多为聚酯纤维制成的线绳，也有采用芳纶制成的线绳与钢丝等材料的。普通V带轮一般用灰铸铁制造，带速较高时可采用铸钢，功率较小的传动可采用铸造铝合金或工程塑料等。184三、V带传动的主要参数1．V带传动的传动比

i根据带传动的传动比计算公式，对于V带传动，如果不考虑V带与V带轮间打滑因素的影响，其传动比计算公式可用主动轮和从动轮的基准直径来表示：185式中i12——传动比；

n1——主动轮的转速，r/min；

n2——从动轮的转速，r/min；

dd1——主动轮的基准直径，mm；

dd2——从动轮的基准直径，mm。通常情况下，V带传动的传动比

i≤7，常用2～7。1862．小V带轮的包角

θ1带轮的包角是指带与带轮接触弧所对应的圆心角，如图所示。187带轮的包角θ1—小带轮包角θ2—大带轮包角C—中心距dd1—小带轮基准直径dd2—大带轮基准直径小V带轮包角的计算公式如下：式中θ1——小V带轮包角，（°）；

dd1——小V带轮基准直径，mm；

dd2——大V带轮基准直径，mm。1883．中心距

C中心距

C

是两带轮中心连线的长度（见上图）。两带轮中心距越大，带轮的包角也越大，带的传动能力也越强；但中心距过大，又会使整个装置不够紧凑，在高速传动时易使带产生振动，反而使带的传动能力下降。因此，两带轮中心距一般为两带轮基准直径之和（dd1

＋

dd2）的70%～200%。1894．带速

v带速

v

过低或过高都不利于带的传动。带速太低，在传递功率一定时所需圆周力增大，容易引起打滑；带速太高，离心力又会使带与带轮间的压紧程度减小，传动能力降低。带速

v

一般取5～25 m/s。5．V带的根数

ZV带的根数

Z

影响带的传动能力。根数越多，传递功率越大，所以V带传动中所需V带的根数应按具体的传递功率大小而定。但为了使各V带受力比较均匀，V带的根数不宜过多，一般取2～5根为宜，最多不能超过10根；否则，应改选型号或加大带轮直径后重新设计。190四、普通V带传动的应用特点1．普通V带传动的优点（1）结构简单，制造、安装精度要求不高，使用与维护方便，适用于两轴中心距较大的场合。（2）V带具有良好的弹性和挠性，可吸收振动并缓和冲击，从而使传动平稳，噪声低。（3）过载时，V带在带轮上打滑，可以防止零件损坏，起安全保护作用。1912．普通V带传动的缺点（1）由于有弹性滑动存在，故不能保证准确的传动比，传动效率

η

较低（η=0.85～0.95）。（2）带传动装置的外廓尺寸大，带的使用寿命较短。（3）张紧力会产生较大的压轴力，使轴和轴承受力较大。（4）不宜在高温、油污、易燃易爆和有腐蚀性介质的场合下工作。192五、V带传动的安装与维护1．套装V带时，应先调小两带轮的中心距，将V带装入轮槽后再进行张紧。不得在未调小中心距的情况下，将V带强行撬入V带轮的轮槽中。张紧时应在传动装置同一边上试一下每根V带的松紧程度，如不均匀，可空转几圈使其均匀后再张紧到规定的位置。在生产实践中，往往根据经验来调整V带的张紧程度，在中等中心距的V带传动中，一般以拇指能将V带按下15 mm左右时的张紧程度为合适，如图所示。193V带的张紧程度1942．安装V带轮时，两带轮的轴线应互相平行，两带轮轮槽的对称平面应重合，其偏角误差应小于20′，如图所示。195V带轮的安装位置a）理想位置b）、c）允许位置3．V带的型号与V带轮要一致。V带安装后，V带顶面应与带轮外缘表面平齐（新安装时略高出一些），底面与轮槽底面间有一定的间隙，这样V带的两侧面和轮槽的工作面之间可充分接触，如图a所示。图b和图c所示为V带与V带轮型号不一致的情况。196V带在V带轮中的安装情况a）型号一致b）、c）型号不一致4．V带在使用过程中应定期检查并及时调整。若发现一组带中有疲劳撕裂（裂纹）等现象，应及时更换所有V带。不同类型、不同新旧程度的V带不能同组使用。5．为保证安全生产和V带的清洁，应给带传动装置加装防护罩。6．V带不宜与酸、碱、油等介质接触，工作温度一般应不超过60 ℃，以防带过快老化。197六、V带传动的张紧方法V带传动常用张紧方法的原理和应用见下表。198V带传动常用张紧方法的原理和应用199V带传动常用张紧方法的原理和应用200V带传动常用张紧方法的原理和应用§2-3同步带传动201同步带传动是啮合型带传动，它通过传动带内表面上等距分布的横向齿与带轮上的相应齿槽啮合来传递运动和动力，如图所示。202同步带传动一、同步带1．同步带的结构同步带是具有等距横向齿的环形传动带，一般由齿布、带齿、芯绳和带背四部分组成，如图所示。203同步带的结构1—齿布2—带齿3—芯绳4—带背2．同步带的类型同步带的类型很多，常用的有梯形齿同步带和圆弧齿同步带，其齿形如图所示。204同步带的齿形a）梯形齿b）圆弧齿同步带按齿的分布情况不同分为单面齿同步带（单面有齿）和双面齿同步带（双面有齿）两种类型。双面齿同步带又分为对称双面齿同步带（代号为DA）和交错双面齿同步带（代号为DB）。梯形齿同步带分为周节制梯形齿同步带、T型梯形齿同步带和AT型梯形齿同步带，周节制梯形齿同步带以英寸（in）制为标准，T型和AT型梯形齿同步带以毫米（mm）制为标准。周节制梯形齿同步带最为常用，分为MXL、XXL、XL、L、H、XH、XXH七种型号，其截面尺寸按型号顺序依次增加，承载能力逐渐递增。205二、同步带轮每种类型和规格的同步带都有与之对应的同步带轮，梯形齿同步带轮和圆弧齿同步带轮的齿形如图所示。同步带轮分为有挡圈同步带轮和无挡圈同步带轮两种，其结构如图所示。206同步带轮的齿形a）梯形齿b）圆弧齿207同步带轮的结构a）无挡圈同步带轮b）有挡圈同步带轮三、同步带和同步带轮的主要参数1．同步带的主要参数（1）节线长

Lp当带垂直其底边弯曲时，在带中保持原长度不变的任意一条周线称为节线，如图所示。208同步带的节线（2）带齿节距

Pb在规定的张紧力下，带的纵截面上相邻两齿对称中心线的直线距离称为带齿节距

Pb，如图所示。（3）带宽

bs带背面的横向尺寸称为带宽

bs，如图所示。209同步带的带齿节距和带宽a）带齿节距b）带宽2．同步带轮的主要参数（1）节径

d节圆是指带轮上与带的节线重合的圆，其直径称为节径

d，如图所示。（2）节距

Pb节圆上相邻两齿同侧齿面间的弧长称为节距

Pb，如图所示。210同步带轮的节径和节距四、同步带的标记不同类型的同步带，其标记方法有所不同。周节制梯形齿同步带的标记由长度代号、型号、宽度代号组成；对于双面齿同步带，还应在最前面标出代号DA或DB。周节制梯形齿同步带的标记示例如下：211五、同步带传动的特点和应用1．同步带与带轮工作时无相对滑动，传动准确，具有恒定的传动比，广泛用于精密传动的各种设备中，如传真机、打印机、扫描仪等办公设备广泛采用同步带传动。2．传动平稳，带具有缓冲、减振能力，噪声低，在轻工机械上得到广泛应用，如纺织机械中大量采用了同步带传动。其他如印刷、造纸、食品、烟草和医疗机械等也都广泛采用同步带传动。3．传动效率非常高（η=0.98～0.995），节能效果明显。2124．传动比较大（一般情况下，i≤10），线速度可达50 m/s，具有较大的功率传递范围（可从几瓦到几百千瓦），常用于可靠性、耐磨性和耐腐蚀性要求较高且传递功率较大的场合，如汽车、摩托车发动机的传动系统广泛采用同步带传动。5．传动机构比较简单，维护与保养方便，维护费用低。2136．结构紧凑，适用于多轴传动，如数控机床、3D打印机、工业机器人等设备广泛采用同步带传动。7．不需要润滑，无污染，因此可在不允许有污染和工作环境较恶劣的场合下正常工作，可用于食品、矿山、石油等行业的机械设备中。同步带传动的缺点是带与带轮价格较高，对制造、安装要求高。214§2-4链传动215一、链传动的组成和工作原理链传动由分装在两平行轴上的链轮和绕于两链轮上的链条所组成，如图所示。链传动通过链轮的轮齿与链条的链节相啮合而传递运动和动力。216链传动的组成二、链传动的传动比在链传动中，主动链轮每转过一个齿，链条移动一个链节，从动链轮被链条带动转过一个齿。如图所示，设主动链轮的齿数为

z1、从动链轮的齿数为

z2，当主动链轮的转速为

n1、从动链轮的转速为

n2

时，单位时间内主动链轮转过的齿数

z1n1

与从动链轮转过的齿数

z2n2

相等，即217链传动的传动比主动链轮的转速

n1

与从动链轮的转速

n2

之比称为链传动的传动比，表达式如下：式中i12——传动比；

n1、n2——主动链轮和从动链轮的转速，r/min；

z1、z2——主动链轮和从动链轮的齿数。218三、滚子链传动1．滚子链常用的滚子链主要有单排链、双排链和三排链三种结构形式，如图所示。219滚子链a）单排链b）双排链c）三排链（1）滚子链的结构如图所示为单排滚子链的结构，它由内链板4、外链板2、销轴1、套筒3、滚子5组成。220单排滚子链的结构1—销轴2—外链板3—套筒4—内链板5—滚子滚子链接头处一般可用弹簧锁片（见图a）或开口销（见图b）锁定。221滚子链接头形式a）弹簧锁片b）开口销c）过渡链节（2）滚子链的主要参数1）节距链条相邻两销轴轴线之间的距离称为节距，用符号

p

表示，如图所示。222节距2）节数链节是组成链条的最小单元，链条的节数是指每一根链条中链节的总数，滚子链的长度与节数有关。为了使链条两端便于连接，节数应尽量选取偶数，以便连接时正好使内链板和外链板相接。3）链条速度链条速度不宜过大，链条速度越大，链条与链轮间的冲击力也越大，会使传动不平稳，同时加速链条和链轮的磨损。一般要求链条速度不大于15 m/s。223（3）滚子链的标记滚子链是标准件，其标记形式为“链号

－

排数”。依据链号可查阅国家标准《传动用短节距精密滚子链、套筒链、附件和链轮》（GB/T 1243 —2024）得到滚子链的相关尺寸。国家标准规定链条的标记应刻印在链条上。2242．滚子链链轮滚子链链轮要与滚子链配套，其种类分为单排、双排和多排等，如图所示。滚子链链轮的轮齿形状如图所示。225滚子链链轮的种类a）单排b）双排c）多排滚子链链轮的轮齿形状四、链传动的特点1．链传动的优点（1）与摩擦型带传动相比较的优点1）没有弹性滑动，平均传动比保持恒定。2）承载能力较强，传递功率大，传动效率高（η=0.95～0.98），工作更为可靠。3）适应工作环境条件宽，能在低速、重载和高温条件下以及油污、酸污等不良环境中工作。4）张紧力小，作用在轴上的载荷较小。226（2）与齿轮传动相比较的优点1）可以发挥挠性传动的优势